Linux 虚拟机

什么是虚拟机？

虚拟机可以被定义为一种使用软件代替计算机硬件的计算资源。每台虚拟机使用其自己的操作系统，并且与其他虚拟机相比，其工作方式不同。但这些虚拟机运行在同一个主机上。虚拟机技术可用于多种目的，包括本地和云环境。例如，如今许多公共云服务正转向虚拟应用领域，以便一次性向多个用户提供服务。

为什么使用虚拟机？

虚拟机（VM）使企业或公司能够运行一个操作系统，该操作系统在桌面机器的应用程序窗口中充当一台独立的计算机。虚拟机可以部署以适应多种级别的处理能力需求，运行需要其他操作系统的软件，或在安全环境中测试应用程序。

虚拟机已被用于虚拟化服务器，这使得公司能够增强其计算资源并提高效率。此外，虚拟机可以轻松执行在主机环境中被认为非常复杂和危险的特定任务，例如访问含有恶意软件或病毒的数据或测试操作系统。因为虚拟机中可用的软件与系统的其余部分是隔离的，所以它们不会干扰主机系统的软件。

虚拟机是如何工作的？

虚拟机像主机操作系统上运行的任何其他软件一样，在一个应用程序窗口内作为一个进程运行。虚拟机的基本组件包括：

日志文件记录虚拟机的活动和事件。NVRAM 设置文件包含非易失性内存设置。虚拟磁盘文件模拟虚拟机的物理硬盘，并存储操作系统、应用程序以及其他信息或数据。配置文件包含虚拟机的硬件设置和配置。

除了这些优点，虚拟机还允许用户创建和保存快照，即虚拟机状态的副本。这个功能在测试和开发中非常需要。它允许用户返回到之前的状态。此外，虚拟机还允许用户在不同的物理主机之间无缝迁移。

虚拟机的优点

与物理机相比，虚拟机有几个优点，这里指出如下：

• 虚拟机可以在一台物理计算机内运行多个操作系统。这有助于节省系统上的物理空间，以及时间和管理成本。
• 虚拟机可以轻松支持旧版应用程序，从而降低迁移到新操作系统的成本。例如，假设一台运行 Linux 发行版作为备用操作系统的 Linux 虚拟机，可以存在于一个未运行 Linux 操作系统（如 Windows）的主机服务器上。
• 您可以轻松地在多个物理主机之间移动、复制和管理虚拟机。这有助于实现高效的工作负载分配、灾难恢复和服务器整合。
• 虚拟机提供了与主机系统和其他虚拟机的完全隔离。这有助于增强安全性并提供稳定性，通过防止虚拟机应用程序的软件与操作系统的软件之间发生干扰。
• 虚拟机允许用户进行快照（VM 在特定时间点捕获其状态）和克隆（创建 VM 的相同副本）。这些功能在测试、开发和恢复领域非常有用。
• 使用虚拟机，您可以在同一硬件上运行不同版本的操作系统。这便于在多个平台上进行兼容性测试和软件开发。此外，您可以轻松备份和恢复虚拟机的数据，而不是使用物理机。

虚拟机的缺点

尽管有诸多优点，虚拟机与物理机相比也有一些缺点，下面提到：

• 如果在一台物理硬件上运行多个虚拟机，若需求未得到满足，系统可能会产生不稳定的性能。
• 与物理计算机相比，虚拟机通常运行得更慢。为了找到这个问题的合理解决方案，许多公司同时使用物理系统和虚拟系统来平衡虚拟机的优缺点。

虚拟机的类型

虚拟机有两种类型，这里指出如下：

1. 进程虚拟机

使用进程虚拟机，用户可以在一台主机上运行单个进程。进程虚拟机提供了一个免费的平台无关的编码环境。JVM（Java 虚拟机）是进程虚拟机的最佳示例，它允许任何操作系统运行 Java 应用程序。

2. 系统虚拟机

您可以通过替换物理机来完全虚拟化一个系统虚拟机。计算机的物理资源由系统平台在虚拟机之间轻松支持。每个虚拟机都运行自己的操作系统。这个虚拟化过程由 Hypervisor（虚拟机监控程序）管理，它可以直接运行在裸机硬件上，例如 VMware ESXi。

虚拟化的类型

如今，数据中心或 IT 公司的所有数据都可以轻松虚拟化；有几种虚拟化类型：

硬件虚拟化

当虚拟化硬件时，会创建计算机和操作系统的虚拟版本，并将它们整合到一台单一的、主要的物理服务器中。为了管理虚拟机，有一个称为 Hypervisor 的元素，它与物理服务器的磁盘空间和 CPU（中央处理器）进行通信。服务器利用率这个术语也称为硬件虚拟化。这有助于更有效地利用硬件，并允许在一台机器上运行多个操作系统。

软件虚拟化

软件虚拟化这个术语意味着创建一个完整的机器，使硬件能够在物理计算机系统上支持多个操作系统。让我们举个例子来更好地理解它：我们可以轻松地在主机上运行安卓操作系统，因为它们都使用相同的操作系统。它们使用与主机相同的硬件。不仅如此，您还可以虚拟化应用程序，并将其从一台服务器转移到另一台服务器，例如从笔记本电脑到智能手机。对于那些希望在远程工作时访问托管应用程序的人来说，软件虚拟化是最佳选择。

存储虚拟化

您可以通过组合多个物理存储设备来虚拟化存储，这些设备看起来像一个单一的设备。您可以发现虚拟化存储的几个好处，例如更好的性能和速度、更低的成本和减少的负载。此外，您可以保留一个灾难恢复方案。通过减少停机时间，您可以创建重复数据并轻松传输。

网络虚拟化

您可以通过将设备合并到一个基于软件的虚拟网络中，在先前建立的物理网络上创建多个子网络。您还可以将可用带宽分成多个通道，每个通道都可以实时分配给服务器和设备。您可以利用网络虚拟化的优势，例如增强的可靠性、最佳的网络速度、更好的安全性以及数据使用监控。对于拥有多个用户且需要每分钟响应的公司来说，这是最佳选择。

桌面虚拟化

在桌面虚拟化中，虚拟化将桌面环境与物理硬件隔离，并将桌面存储在虚拟服务器上。它允许用户从任何地方、任何设备访问他们的系统。此外，还有其他好处，例如更好的数据安全性、成本节约、更新和简便的管理。

将物理机转换为虚拟机

• 首先，借助磁盘映像工具创建物理机硬盘的映像文件。
• 完成映像文件后，使用 VMware 或 VirtualBox 等工具创建一个新的虚拟机。
• 在虚拟机创建过程中，选择使用现有硬盘映像的选项，并选择您之前创建的映像文件。

在虚拟机上安装 Linux

• 下载适用于 Linux 发行版的 ISO 文件。
• 之后，在您的虚拟化软件中创建一个新的虚拟机。
• 当虚拟机创建过程运行时，虚拟机将要求您添加安装介质。
• 在这里选择您在上一步中下载的安装介质。
• 之后，按照说明完成安装。

在 Windows 10 或 11 中创建 Linux 虚拟机

• 打开虚拟化应用程序。
• 在这里，点击“新建”或“创建”以开始创建一个新的虚拟机。
• 选择“Linux”作为操作系统，并选择 Linux 发行版。
• 现在，为您的虚拟机设置虚拟内存和磁盘空间。
• 然后，按照接下来的步骤完成虚拟机创建过程。

在 Mac 上运行 Linux 虚拟机

• 对于 Mac，您可以使用 Parallels Desktop 或 VirtualBox 等软件来运行 Linux 虚拟机。

注意：在 Windows 10 和 Windows 11 上运行 Linux 虚拟机的最佳虚拟化软件是 VMware Workstation Player 和 VirtualBox。

容器与虚拟机的区别

以下是容器和虚拟机之间的主要区别。

使用 Linux 虚拟机执行高级任务

在您的系统上设置好 Linux 虚拟机后，您可以执行许多高级任务。我们提到了多个高级操作。

您可以从 Windows 复制文本到 Linux 虚拟机。

• 首先，确保您的虚拟机上安装了 VMware tools。这些 VMware 工具为设备提供了更好的支持和必要的高级功能。
• 安装工具后，只需使用 Ctrl+C 从您的键盘复制 Windows 操作系统中的文本。
• 点击虚拟机窗口以激活它。然后，使用 Ctrl+V 快捷键正常粘贴该文本，或者简单地右键单击并选择粘贴选项。

如何检查虚拟机中的核心数？

• 在您的 Linux 虚拟机中，打开终端窗口。
• 现在，输入命令 'lscpu' 并按 Enter。
• 现在您可以看到信息；“CPU(s):” 分配给您虚拟机的核心数。

您可以增加 Linux 虚拟机的磁盘空间

• 您可以轻松增加虚拟机的虚拟硬盘大小。要做到这一点：
• 启动虚拟机并在您的 Linux 发行版中打开一个新的终端。
• 要调整分区大小，您可以使用像 gparted 这样的工具。

双系统启动 vs 虚拟机

如何在虚拟机上设置带有 Linux 的双系统启动？

• 创建一个新的虚拟机。
• 然后，在创建虚拟机时为两个操作系统分配足够的磁盘空间。
• 现在，像平常一样安装第一个操作系统。
• 安装完第一个操作系统后，重新启动虚拟机并从第二个操作系统的安装介质启动。
• 在安装第二个操作系统时，请确保您是与现有操作系统一起安装它。
• 现在，按照说明完成安装过程。

提示

• 保持主机系统和虚拟化软件的更新，这将帮助您拥有应用程序软件的最新功能和安全特性。
• 合理地为您的虚拟机分配资源。为您的虚拟机分配过多资源可能会减慢您主机系统的性能。
• 如果您的虚拟化平台支持快照功能，请使用它。您可以使用几乎所有 Linux 发行版中可用的快照功能随时保存虚拟机的状态。此功能允许您在当前出现问题时返回到虚拟机的先前状态。

如何提升 Linux 虚拟机的性能？

如果您在虚拟机中遇到任何问题，例如虚拟机变慢或任何其他与性能相关的问题，这里介绍一些优化其性能的有用技巧：

• 为虚拟机分配足够的资源： 如果您的虚拟机没有足够的 RAM 或分配的 CPU 核心数太少，它可能会运行缓慢。在您的虚拟化软件设置中增加这些资源。
• 安装附加工具： VirtualBox 提供的附加软件包可以增强虚拟机的性能。
• 保持虚拟机更新： 定期更新虚拟机内的操作系统和软件应用程序，以利用最新的功能、安全性和更多特性。
• 选择一个轻量级的 Linux 发行版： 一些 Linux 发行版，如 Lubuntu 和 Xubuntu，被开发为轻量级，即使在资源较少的系统上也能高效运行。

结论

Linux 虚拟机为开发、测试和部署提供了一个灵活且经济高效的解决方案。它使用户能够在单个物理主机上运行多个隔离的环境，从而提高资源利用率和可扩展性。凭借强大的安全功能和广泛的兼容性，Linux 虚拟机是开发人员和企业实现高效多功能计算的重要工具。